CERN – Veľký hadrónový urýchľovač (LHC)

Anton Kovaľ4.D

CERN – Európska organizácia pre jadrový výskum

• Nachádza sa na hraniciach medzi Švajčiarskom a Francúzskom blízko ženevského jazera

• Je jedno z najväčších a najznámejších stredísk vedeckého výskumu na svete

• Zaoberá sa hlavne výskumom časticovej fyziky, kde vedci skúmajú zloženie hmoty a fungovanie vesmíru

• K štúdiu stavebných prvkov hmoty – základných častíc sa používajú najväčšie a najzložitejšie vedecké prístroje na svete

• Štúdium zrážok častíc fyzikom umožňuje dozvedieť sa nové poznatky o prírodných zákonoch, preto sa v CERN-e používajú urýchľovače a detektory častíc

Urýchľovače častíc v CERNE

• Časticový urýchľovač je zariadenie, ktoré pomocou elektrického poľa udeľuje elektricky nabitým časticiam vysokú rýchlosť

• Existujú 2 typy urýchľovačov: – Lineárny urýchľovač (napr. SLAC v USA – 3,2 km)– Kruhový urýchľovač (napr. LEC, LHC, SPS v CERNe)

Detektory častíc

• Úlohou detektorov častíc je zaznamenať čo sa stalo po zrážke častíc

• Detektory častíc v LHC:– ATLAS– ALICE– CMS– LHCb

LHC – Large hadron Collider

• Je najväčší urýchľovač na svete – meria 27 km a je uložený 100 m pod zemou (staval sa približne 20 rokov)

• Týmto urýchľovačom chcú urýchliť zväzky protónov na takmer rýchlosť svetla, pričom na 4 miestach, tam kde sa nachádzajú detektory častíc, sa budú zrážať

• Podľa teórii má vzniknúť kvark-gluónová plazma, čo je hmota, ktorá vznikla bezprostredne po Veľkom tresku

• LHC bude schopný vyprodukovať 600 miliónov vzájomných zrážok protónov za sekundu. Vzniknú pri nich nové častice, ktoré budú predmetom výskumu.

• Teplota pri zrážke dvoch zväzkov protónov stotisíckrát presiahne teplotu v centre Slnka, sústredí sa však vo veľmi malom priestore. Chladiaci systém bude pomocou tekutého hélia udržiavať vyše 1600 obrovských supravodivých magnetov v prevádzkovej teplote 1,9 Kelvina (-271,25 Celzia)

• LHC pracuje s magnetickými poliami o veľkosti približne 8 Tesla, pričom bežné tepelné elektromagnety sú schopné vytvoriť magnetické pole len okolo 2 Tesla.

• CERN v súčasnej dobe pracuje na vývoji technológie počítačových sietí zvaných GRID. Tie majú spojovať desiatky a neskôr až stovky PC pre vytvorenie prostriedkov pre spracovanie dát zaznamenaných na detektoroch LHC. Experimenty LHC budú produkovať enormné množstvo dát. Každý rok to bude dostatok informácií na naplnenie kapacity toľkého počtu CD, že by z nich dal postaviť 20 km vysoký stĺp (cca 15 petabajtov = 15 miliónov GB).

Kde nastala chyba v roku 2008?

• LHC experiment bol spustený v 10. septembra 2008 – prvý orbit zväzku protónov

• 19. septembra (okolo 11:50 až 11:59) nastala chyba medzi spojom magnetov a chladiacim systémom, kde sa zvýšil odpor o pár nanoohmov a stúpla teplota na 100 K

• Hélium sa vyparilo a dostalo sa do tunela a nastal výbuch, pričom sa magnety posunuli až o 0,5 metra

• Vedci boli nútený prevádzku na niekoľo mesiacov pozastaviť.• Do systému sa v priebehu roka nabúrali aj počítačoví hackeri.

Nový štart• 20. novembra 2009 sa znova spustil projekt LHC a

zväzok protónov prešiel celý okruh• 23. novembra 2009 bol experiment zrážky protónov

pri energii 450 GeV úspešný • 30. novembra 2009 bol experiment urýchlenia zväzku

protónov pri energii vyše 1 TeV, prekonaný svetový rekord.

• 30. marca bude prvá zrážka pri 7 TeV (3,5TeV a 3,5 Tev)

• Nasleduje ročná pauza, kde sa opravia chyby – spoje magnetov, potom môžeme očakávať LHC pri plnom výkone, čiže 14 TeV (7TeV+7TeV)